人為什么會(huì)得癌癥？人體均攜帶有原癌基因，當(dāng)原癌基因受到外界物理或化學(xué)致癌因子的刺激，發(fā)生癌變，人就得了癌癥?；蛑委煟╣ene therapy）是指將外源正?；?qū)氚屑?xì)胞，以糾正或補(bǔ)償因基因缺陷和異常引起的疾病，以達(dá)到治療目的。
將原癌基因剪切掉，是不是人就不會(huì)得癌癥了呢？
理論上，這的確是個(gè)可行的方案。現(xiàn)有技術(shù)的基因編輯主要是利用CRISPR基因編輯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。CRISPR基因編輯系統(tǒng)可以通過刪除或者替換活細(xì)胞的任何一段標(biāo)記基因。近日，MIT研究人員增加入了一個(gè)額外的控制層，通過系統(tǒng)的響應(yīng)光，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基因編輯的精確控制。
有了這個(gè)新的系統(tǒng)，研究人員只需要對(duì)靶細(xì)胞進(jìn)行紫外光照射，就可以實(shí)現(xiàn)基因編輯。這樣的控制方法可以幫助科學(xué)家更詳細(xì)的研究細(xì)胞和遺傳物質(zhì)是如何影響胚胎發(fā)育和遺傳疾病。甚至還可以精確到關(guān)閉腫瘤細(xì)胞中的致癌基因。
光敏感，實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間節(jié)點(diǎn)的精確控制
“這個(gè)轉(zhuǎn)化器的優(yōu)點(diǎn)是，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間和空間節(jié)點(diǎn)的精確控制，”MIT電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院科學(xué)家，MIT科赫研究所綜合癌癥研究人員Sngeeta Bhatia表示。
麻省理工學(xué)院的醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)研究所博士后Piyush Jain建立了一個(gè)方法，用光來控制RNA干擾，即將小股RNA傳遞到細(xì)胞來暫時(shí)阻斷特定的基因。于是Jain從中獲得靈感，將將同樣的技術(shù)應(yīng)用到CRISPR編輯器上。
CRISPR編輯基因是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要由一段短鏈的RNA引導(dǎo)DNA內(nèi)切酶Cas9到一個(gè)特定的基因區(qū)域，然后在Cas9的作用下對(duì)基因進(jìn)行剪切。細(xì)胞的DNA修復(fù)膠將修建的兩個(gè)端口重新連接，由此實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的刪除掉一小段基因，使其無法產(chǎn)生作用。
為了制造CRISPR光敏系統(tǒng)，研究人員對(duì)Cas9進(jìn)行了改造，使其只在接收到特定波長(zhǎng)的光照射時(shí)才具有剪切能力。MIT團(tuán)隊(duì)決定采用不同的方式來引導(dǎo)RNA鏈段，實(shí)現(xiàn)光敏感。Bhatia表示，未來，人們可以更容易的實(shí)現(xiàn)通過傳遞改良的引導(dǎo)RNA鏈段來編譯靶細(xì)胞達(dá)到制造光敏Cas9的目的。
“除了增加一個(gè)光激活保護(hù)器，你不需要任何其他的東西，”她解釋說。“這個(gè)嘗試，使得系統(tǒng)更加模塊化。”為了使得引導(dǎo)RNA具有光敏特性，MIT團(tuán)隊(duì)制造了“保護(hù)器”——光裂解化合鍵構(gòu)成骨架的DNA序列。這些DNA鏈段可以根據(jù)需要，綁定到不同的引導(dǎo)RNA上，由此預(yù)防RNA連接到其他目標(biāo)基因中。
當(dāng)研究人員用365納米波長(zhǎng)的光照射靶細(xì)胞時(shí)，保護(hù)DNA斷裂成幾個(gè)較小的碎片和，RNA掉落，并與標(biāo)記基因結(jié)合，引導(dǎo)Cas9內(nèi)切酶對(duì)此進(jìn)行剪切。
臨床，有望治愈皮膚癌
研究人員表示，通過這項(xiàng)研究他們可以利用光來控制綠熒光蛋白的基因編輯，用來編譯這種蛋白質(zhì)兩段基因通常在細(xì)胞表面，在一些癌細(xì)胞中過度表達(dá)。
“如果這個(gè)方案可行，你就可以設(shè)計(jì)保護(hù)序列來對(duì)抗不同的靶序列，”Bhatia透露?！拔覀?cè)O(shè)計(jì)了不同保護(hù)器來對(duì)抗不同的基因，結(jié)果表明他們都可以進(jìn)行光活化?！?/p>
“CRISPR-Cas9是一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)，可以幫助科學(xué)家研究基因如何影響細(xì)胞活動(dòng)?！眴讨蝸喞砉W(xué)院生物工程助理教授James Dahlman認(rèn)為，這重要的一步，將實(shí)現(xiàn)基因改造的精確控制。因此，這項(xiàng)研究給科學(xué)界提供了一個(gè)非常有用的工具，來實(shí)現(xiàn)許多基因編輯的提升優(yōu)化。
對(duì)剪切時(shí)間的精確控制可以幫助研究人員研究疾病不同階段的細(xì)胞活動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間關(guān)閉某個(gè)基因來實(shí)現(xiàn)疾病治愈。Bhatia實(shí)驗(yàn)室正在努力實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)在臨床醫(yī)療的應(yīng)用。其中，目前極有可能實(shí)現(xiàn)的是用于關(guān)閉皮膚癌中的癌基因，因?yàn)槠つw很容易暴露在紫外線外。
目前，這項(xiàng)研究已經(jīng)收到了Ludwig Center for Molecular Oncology，Marie-D. and Pierre Casimir-Lambert基金，科赫研究所等多方投資。團(tuán)隊(duì)依然致力于“通用保護(hù)器”的研究，以適用于任何引導(dǎo)RNA鏈段，避免每種RNA需要設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)器的缺陷，并可以抑制CRISPR-Cas9同時(shí)與多個(gè)目標(biāo)連接。相信通過研究人員的努力，這項(xiàng)技術(shù)終會(huì)走向臨床醫(yī)療，改善人們的生活。
